Способ соединения полупроводниковой пластины с термокомпенсатором

 

Назначение: электронная техника. Сущность изобретения: при соединении полупроводниковойпластиныс термокомпенсатором после нагрева и достижения теплового равновесия между структурой и окружающим пространством в камере, где осуществляют соединение, создают избь точное давление инертного газа не менее двух атмосфер. 1 табл.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (53)5 Н 01 I 21/28

ГОСУДАРСТВЕН.ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4945945/21 (22) 17.06.91 (46) 23.06.93. Бюл. М 23 (71) Мордовский государственный университет им. Н.П.Огарева (72) И.Г.Учайкин. Ю.М.Комаров, П.Ф.Дьяков и В.В.Елисеев (56) Маслов А.А.. Технология и конструкция полупроводниковых приборов, M., Энергия, 1979, стр, 147, 170, Патент Великобритании

N. 1225088, кл. Н 1 О, 1971.

Изобретение относится к созданию полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления силовой электроники.

Цель изобретения — улучшение качества соединения эа счет уменьшения несмоченных участков и выплесков расплава.

Поставленная цель достигается тем, что в способе соединения полупроводниковой пластины с термокомпенсатором, включающем сборку структуры, состоящей иэ пластинн полупроводникового материала, прокладки на основе алюминия или силумина и термокомпенсатора, помещение собранной структуры в камеру, нагрев ее в вакууме до рабочей температуры, превышающей температуру плавления прокладки, выдержку и охлаждение до комнатной температуры, после достижения теплового равновесия между структурой и окружающим пространством при рабочей температуре в . камере создают избыточное давление инертного газа не менее двух атмосфер. В качестве прокладки обычно испогьзуют либо алюминиевую, либо силуминовую фольгу с. Ж,, 1823031 А1 (54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ПЛАСТИНЫ С TEPMOKQMПЕ HCATOPOM (57) Назначение: электронная техника. Сущность изобретения: при соединении полупроводниковой пластины с термокомпенсатором после нагрева и достижения теплового равновесия между структурой и окружающим пространством в камере, где осуществляют соединение, создают избь:то;ное давление инертного газа не менее двух атмосфер. 1 табл. процентным содержанием кремния до 2070.

Термокомпенсаторы изготавливают иэ материалов «а основе вольфрама, молибдена, графита или кремния. Создание избыточного аэростатического давления на определенном этапе обработки способствует с одной стороны разрыву окисных пленок на поверхности соединяемых деталей, что при.водит к улучшению смачиваемости, а с другой — препятствует вытеканию расплава эа границу контактируемых деталей. Нижняя C) граница температуры выдержки определя- (h) ется составом прокладки и требованием полного расплавления и не зависит от соединяел1ых материалов. Верхняя граница зависит только от минимальной температуры плавления одного из соединяемых материалов. Создание избыточного давления определяется моментом равномерного прогрева структуры и установлением равновесного тел1пературного состояния л ежду ней и окружающей средой.

П р и и е р ы осуществления способа.

Способ быг; асуьцествлен на специальной установке, позволяющей создавать вакуум

1823031 до 10 мм рт.ст. и избыточное давление до

-в

60 атм, а также осуществлять нагрев до

800 С. Перед проведением процесса собирают структуру, состоящую из термокомпенсатора — молибдена 55 мм, на нее накладывают силуминовую фольгу с 12 $ содержанием кремния диаметром 54,6 мм, которую накрывают кремниевой пластиной диаметром 54 мм. Собранную структуру помещают в рабочую камеру, в которой создают вакуум 2.10 мм рт.ст. и производят нагрев структуры до температуры 720 С. После выдержки в течение 5 минут при этой температуре в камере создают избыточное давление азота. Данное время выдержки соответствует моменту установления теплового равновесия между структурой и окружающей средой камеры, т.е, моменту равномерного прогрева структуры, что подтверждалось контрольными термопарами. После выдержки при избыточном давлении в течение 40 минут постепенно снижают температуру со скоростью 1 С/мин до температуры 450 С, а затем охлаждают естественным путем до комнатной температуры. После окончания процесса контролируют сплошность соединения путем снятия пологой фаски и наблюдения под микроскопом качества шва, а также с помощью дефектоско па.

Аналогичные эксперименты были проведены и для структуры диаметром 76 мм.

Результаты измерений сведены в таблицу.

Установлено и это видно из таблицы, что при избыточном давлении в 2 атм и более несмоченные участки и вытеки практически отсутствуют, причем независимо от диаметра соединяемых элементов. Момент создания избыточного давления зависит от

5 скорости нарастания температуры и диаметра соединяемых элементов, но отличается незначительно для широкого спектра и лежим в пределах 5-10 мин.

Использование предлагаемого способа

10 в сравнении с прототипом позволит повысить процент выхода годных приборов и уменьшить материальные затраты.

Формула изобретения

Способ соединения полупроводниковой пластины с термокомпенсатором, включающий сборку структуры, состоящей из пластины полупроводникового материала, прокладки на основе алюминия или силуми20 на и термокомпенсатора, помещение собранной структуры в камеру обработки, откачку, нагрев структуры в вакууме до рабочей температуры. превышающей темпе-ратуру плавления прокладки, выдержку и

25 охлаждение до комнатной температуры, отл и ч а ю шийся тем, что. с целью улучшения качества соединения за счет уменьшения несмоченнрх участков и выплесков расплава, после достижения температурно30 го равновесия между структурой и окружа-, ющим пространством камеры в процессе выдержки в камере создают избыточное давление инертного газа, не менее двух атмосфер, 35